3D结构光和TOF技术的区别

    TOF（Time of flight飞行时间）技术相信大家早就听说过了，它并非什么新技术，前不久发布的小米8，甚至前年上市的iPhone 7，包括微软Kinect二代等设备，都搭载了该技术，另外，vivo也在5月举行的MWCS 2018大展上，公布了自家的TOF技术方案，这些我们都进行过相关报道。

    简单来说，TOF技术就是通过给被测目标连续发送光信号，然后在传感器端接收从被测目标返回的光信号，再通过计算发射和接收光信号的往返飞行时间，得到被测目标的距离。TOF技术相当于在传统2D XY轴的成像基础上，加入了Z轴方向的深度信息，最终可以生成3D的图像信息。

那么，已经用上了3D结构光，而OPPO已经领先业界将3D结构光技术应用在Find X上，为什么还要研发TOF技术呢？

目前业界主流的3D视觉方案有3种：1.双目立体视觉；2.3D结构光；3.TOF。其中，双目立体视觉方案属于被动采集，而3D结构光和TOF则属于主动采集。

此外， 3D结构光的原理是发射衍射光斑到物体上，传感器接收到发生形变的光斑，从而根据光斑形变的量来判断深度信息。它所发射的衍射光斑在一定距离外能量密度会降低，所以不适用于远距离的深度信息采集，所以我们目前看到的量产方案（iPhone X、OPPO Find X）都用在前置模组上，专注于人脸识别。

而TOF技术发射的是面光源，所以在一定距离内，TOF的光信息不会出现大量衰减。同时，TOF感光元件的像素尺寸非常大（OPPO的TOF感光元件达到了10μm），对于光的采集有足够的保障，应用的范围也更广，比如可以全身甚至整个房间的全景建模等等，所以更适合被应用在后置模组上。

同为TOP技术，OPPO的有什么不同？

OPPO产品经理赵雨其在进行技术讲解时也表示，对于手机来说，这两种技术恰好分别对应着前置和后置使用场景。

目前，搭载3D结构光技术的Find X已经上市，而根据赵雨其的说法，OPPO的“下一款产品”也将正式加入TOF技术，并且明年有望推出同时具备这两项技术的机型。由此，OPPO也成为了行业内首个在3D结构光和TOF技术方面，都有产品发布的厂商。

不过，OPPO的TOF技术和友商相比，又有什么不同呢？

1.红外发射单元。由Vcsel发出脉冲方波，波长为940nm，在光谱中的量最少，可以避免环境光的干扰。而Vcsel发射出的光源，还会通过Diffuser扩散器调制成均匀的面光源后，再发射出去。

2.光学透镜。与普通光学镜头不同的是，它需要加一个窄带滤光片，以保证只有与发射的光信号波长相同（940nm）的光才能进入。可以抑制非相干光源，减少干扰。

3.成像传感器。与一般相机的感光元件类似，用来接收反射回来的光，并在传感器上进行光电转换。不过由于TOF的原理，传感器的感光时间非常短，所以单像素尺寸比一般相机的大很多。

4.控制单元。即激光发射器的驱动IC，能够驱动激光用上限达到100MHz的高频脉冲驱动，同时消除各类干扰，保证驱动波形是完美的方波，从而保障高精度的深度信息的提取。

5.核心算法计算单元。即手机AP，将深度提取的核心算法library移植到AP中，AP从模组中读取单模组校准的数据，驱动深度提取算法library，将RAW图换算成深度图，然后用于各个应用。

简单来说，TOF技术的核心，就是在传统的2D XY轴的成像基础上，加入了Z轴方向的深度信息，最终才能生成3D图像信息。所以对于所生成的3D视觉信息精度的评判维度，一定要加入Z方向。而OPPO的TOF技术方案，就是专注于Z轴精度方面的研发。

根据OPPO 3D视觉技术研发项目经理张学勇的介绍，OPPO的TOF技术采用了双频驱动，采样率为240帧，即每个单频对应4个相位，每个相位对应一个激光脉冲，从而获得8帧RAW图，最后再每8帧合成一张深度信息。

而市面上其他方案一般为30帧，每一张深度信息只采用一帧的信息，所以在Z方向的精度上，OPPO的解决方案更高，可以做到绝对精度为1%，相对精度为0.5%。同时为了进一步确保TOF的工作精度，OPPO专门定制了精度标定的工序，并研发出了一套4个距离+4个角度多次标定的创新组合方案。

大家千万不要小看这一点精度可能产生的体验差异。举个例子， AR装潢时，你拿着手机将一个电视柜准确的放在了客厅的两堵墙之间，尺寸刚刚好，但是下单后根本放不进去——但是电视柜的尺寸也没错，而是用于测量的手机TOF精度不够高，误判了墙间距导致的，只能白白赔上退换货服务费20%……

这个例子绝非只是为了搞笑，这样的应用也并非什么遥不可及，而是真的近在眼前，很快就会大量融入我们的生活，这就是TOF技术给行业带来的改变。

由于TOF更适合远距离的3D信息采集，对应手机的后置使用场景，这就使得它的应用范围更广，想象空间也更大。只要在合理范围内的物体（5m），都可以通过TOF进行3D建模，建模后的信息则能通过3D信息展示终端，例如手机、AR、全息影像等方式展现出来，比如我们前面提到的AR装潢，包括3D试装、AR游戏、体感游戏等，都可以通过TOF技术实现。

压轴登场的彩蛋——R17

在TOF技术沟通会后，OPPO紧接着举办了一场简单的R17新品沟通会，不过受限于保密协议，很多关键信息都不敢说，只能把我看到的，可以找的信息源的“疑似准确信息”进行汇总。

新品型号就是R17/R17 Pro，我们也已经在微博上曝光了某综艺节目的录制现场展示的广告牌。从该节目的播出进度，以及已经可以查到的新机入网时间，可以推断出发布会应该就在本月内。

外观方面，工信部的图也已经出来了，美人尖刘海屏，竖置双摄，其中一款为后置指纹识别，另一款没有看到指纹模块，从美人尖的大小判断也不可能是3D结构光，那就是屏下指纹咯？其他已知信息：机身尺寸156.7mm×74mm×7.99mm，屏幕6.3英寸，电池容量3415mAh。

网上还有疑似真机的泄露图流出，可以看到其采用了类似R15星云版的渐变色，只不过方向从上下改为了左右，这也延续了Find X的设计理念，材质依然是双面玻璃。

有趣的是，早些时候@康宁-大猩猩玻璃 官方微博宣布，OPPO最新旗舰产品将成为全球首款配备康宁第六代大猩猩玻璃的智能手机——极有可能就是R17或者R17 Pro。在实验室测试中，康宁第六代大猩猩玻璃平均能经受15次从1米高到粗糙表面的连续跌落，抗摔性能大幅提升。

至于配置，目前各种传闻都有，有说是高通骁龙670的，也有说是710的，还有的说R17 Pro将搭载10GB RAM……为了不泄密，我只能说有真有假，大家可以自行判断。

有一点可以说的是，OPPO产品经理赵雨其在专访时对我们表示，R系列的产品定位将会发生变化，这毫无疑问指的就是Pro，因为此前OPPO并未采用过这样的命名方式，所以两款产品很可能不仅仅是屏幕大小的区别，很可能会在配置与功能上做出差异。